“断零”的危害及其对各相负载电压影响的规律

朱怀娟;胡孔忠;李淼

【摘 要】In the TN and TT system,the potential of the neutral O′ shifts and this leads to that each phase voltage of load is not equal,because the each phase load is not equal after the neutral line is broken.This paper analyses the variation of the each phase voltage of load and its damage when the potential of the neutral O′ is at ＂one point＂,＂six line＂,＂six zone＂ and ＂three side＂ respectively.%在TN和TT系统中,＂断零＂后由于各相负载值大小不等,导致负载中性点O＇点的电位产生位移,使各相负载电压的大小不等。文章根据O＇点电位分别位于＂一点＂、＂六线＂、＂六区＂、＂三边＂的位置,简析各相负载电压的变化规律及其危害。

【期刊名称】《安徽电气工程职业技术学院学报》 【年(卷),期】2012(017)001 【总页数】5页(P41-45)

【关键词】断零;负载中性点;各相电压;危害 【作 者】朱怀娟;胡孔忠;李淼

【作者单位】合肥供电公司,合肥230022;安徽电气工程职业技术学院,合肥230051;安徽省电力公司培训中心,合肥230022 【正文语种】中 文 【中图分类】TM727

0 引言

在三相四线的配电回路中，有时会出现某相大量用电电器烧坏的情况，有种观点认为是三相负载不平衡造成的，实际并非如此，如果中性线未断线，即使三相负载严重不平衡，一般情况也不会因此而损坏设备，这是因为各相负载的电源电压都是相同的(变压器二次侧相电压的额定值为230V)，各相负载的电压差异只在于三根相线上不同负载电流产生不同的电压降，而此电压降的差值一般相差不是太大。按照规范规定，相线和中性线上的总电压降的允许变化范围是－10% ～+7%，即负载电压的允许值为198V～235.4V，而低压电器的最高工作电压是按250V来设计的(根据我国过去的观点，相对地电压低于250V为低压)，所以即使三相负载不平衡，一般是不会大量损坏某相设备的。因此多数情况下，大量损坏某相设备的真正原因是“断零”造成的。

1 “断零”后的危害及各相负载电压的变化规律 1.1 零线的功能

在我国的低压配电网络中，大部分都采用TN系统和部分采用TT系统，在这些系统中，零线(严格地讲应称为中性线，本文按通俗称呼零线)的功能是:(1)用来接额定电压为相电压的单相用电设备;(2)用来传导三相的不平衡电流(零序电流)和单相电流;(3)减小负荷中性点的电位偏移(即钳制负荷中性点电位)。 1.2 “断零”的危害

一旦出现零线断线(俗称断零)，将会造成以下的后果:(1)在单相电路中，“断零”后单相设备不能工作;(2)在TN－C系统中，“断零”后接在PEN线上的设备外壳会出现高电位，当人触及设备的外壳时，可能会因接触电压过大而致人死亡;(3)如三相负载不平衡，会使其负载中性点电位偏移，各相负载电压不对称，导致某一相或两相所接的用电设备损坏。

下面就上述第(3)条危害加以简述，“断零后”的电路如图1所示。设A、B、C三相负载阻抗分别为ZA、ZB、ZC，电源中性点O点(电源中性点O点与负载中性点O'点是两个不同的概念)不论负载平衡与否，其电位基本为0V，而负载中性点O'点的电位会随着三相负载的变化发生“漂移”，也就是说其电位不一定是0V。 图1 “断零”后电路图 根据节点电压方程可知:

各负载的相电压分别为:

由式(1)可知，由于“断零”后若A、B、C三相负载阻抗ZA、ZB、ZC不相等时，会造成负载中性点O'点的偏移而形成位移压降，由式(2)可知，会引起各相负载电压不相等。由此可见，“断零”后，负载的中性点失去钳制，中性点的电位产生“漂移”，“漂移”的程度取决于负载的平衡程度，负载越不平衡，“漂移”越厉害，各相负载电压的差值就越大，负载越大(阻抗越小)，电压越低，负载越小(阻抗越大)，电压越高，当负载电压超过允许值时，超过电器的绝缘强度，发生击穿放电，电器的绝缘损坏，出现烧毁现象。

根据O'点所处的位置不同，可分为“一点”、“六线”、“六区”、“三边”，如图2所示。

图2 “一点”、“六线”、“六区”、“六边”示意图 (1)一点

“一点”——负载中性点O'点与电源中性点O点重合。当三相负载阻抗相等(即ZA=ZB=ZC)时，即使出现“断零”现象，负载中性点O'点与电源中性点O点重合，各相负载的电压是对称的，各相负载电压的大小相等，这是最理想的状况，见表1中序号1。

(2)六线

“六线”—— 负载中性点O'点位于OA、OB、OC、Od、Oe、Of线上。以负载中性点O'点位于OA线上为例:当三相负载阻抗满足ZA＜ZB=ZC时，即A相负载最大，B、C相负载相等，负载中性点O'点位于OA线上，此时，若A相负载阻抗与B、C相负载阻抗相差越大，A相电压就越小，B、C相电压就越高。根据式(1)和式(2)可以计算出，当时，UA≤167V，UB=UC≥250V，则 B、C 相就可能因电压过高危及设备的绝缘，使设备损坏，见表中序号2所示。负载中性点O'点位于OB、OC、Od、Oe、Of线上的状况分别见表 1 中序号为 3、4、5、6、7，在此不再赘述。 (3)六区

“六区”—— 负载中性点 O'点位于 g、h、i、j、k、l区域。以负载中性点 O'点位于 g区为例:当三相负载阻抗满足ZA＜ZB＜ZC时，即A相负载最多，B相负载其次、C相负载最少，则负载中性点O'点位于g区，此时，由此我们可以看出:C相设备损坏的可能性最大，B相设备也有损坏的可能，不过可能性较小，见表1中序号8。负载中性点O'点位于h、i、j、k、l区的状况分别见表1中序号为9、10、11、12、13。 (4)三边

“三边”—— 负载中性点O'点位于AB、BC、CA边上。当“断零”后又出现一相空载(或断线)时，如图3所示。

以负载中性点O'点位于BC边为例:若A相空载或断线，此时B、C两相负载是串联接在380V的线电压上，即UB+UC=380V。负载的中性点O'点在BC边上。根据串联电路的特点，负载两端的电压与负载的阻抗成正比，也就是说，负载阻抗越大(负载越小)的相，电压越高。当时，UB≥250V ，UC≤130V，则 B 相就可能因电压过高危及设备的绝缘，使设备损坏，见表中序号14。反之当时，UB≤130V，

UC≥250V，则C相就可能因电压过高危及设备的绝缘，使设备损坏。负载中性点O'点位于AB、CA边上的状况分别见表1中序号为15、16。

负载中性点位于“一点”、“六线”、“六区”、“三边”时的负载状况、负载电压相量图、各相负载电压以及可能产生的危害见表1。 图3 “断零”后又出现一相空载(或断线)示意图 表1 “断零”后各相电压及危害比较表

2 应对措施

有种观点认为将中性线重复接地，用大地作为电流通路，可以避免因电压过高而损坏设备的事故。其实不然，因为中性线的阻抗以若干毫欧姆计，而大地回路的阻抗以若干欧姆计(一般情况两端的接地电阻分别为4欧姆和10欧姆)，两者相差悬殊，“断零”后的三相电压依然严重不平衡，只是程度稍微轻一点而已。另外要强调的是，在安装有剩余电流动作保护器的TN－C系统中，其后的PEN线是不允许重复接地的。

因此，为防止“断零”所造成的危害，我们只能在电气设计、安装和管理中从以下几个方面予以注意:

(1)在三相四线回路中应适当增大中性线的截面。根据IEC标准规定:PEN只能用在固定安装的电器装置内，不论相线截面积的大小，其截面采用不小于10mm2的铜芯线或不小于16mm2铝芯线，以保证其机械强度。

(2)在安装和维护的过程中应采取有效措施防止中性线承受过大的应力而发生断开。 (3)严禁在三相四线回路的中性线上串接熔断器或其他开关电器，以防止熔断器因种种原因熔断或开关电器断开而形成“断零”。

(4)在中性线上尽量减少连接接头，以减少因接触不良而增加“断零”的危险。

(5)应注意中性线接头的连接质量，以确保中性线的导电性能，特别注意铝导线的连接，因铝导线的表面极易氧化或腐蚀而造成接触不良或断线。 3 结束语

综上所述，无论是“断零”、还是“断零”后再出现一相断线或空载，某相负载越少(即阻抗越大)，该相电压就越大，损坏的可能性就越大。“断零”与“断相”不同，“断相”时设备不能工作，能及时发现。而“断零”有其隐蔽性，因为有时“断零”后设备还能工作，工作人员难以及时发现故障而加以排除，待设备大量损坏后才发现是“断零”引起，为时已晚。 参考文献:

［1］胡孔忠.供配电技术［M］.合肥:安徽科学技术出版社，2007.

［2］湖北电力公司.农村电工知识技能培训教材［M］.北京:中国电力出版社，2003.

［3］汤继东.低压配电常见问题分析［M］.北京:中国电力出版社，2006. ［4］张洪让.电工基础［M］.北京:高等教育出版社，1996.